Towards a nanoscale device simulator based on the non-equilibrium green function method

Abstract

Dispositivos eletrônicos de nanoescala, baseados em materiais como nanotubos de carbono e grafeno, poderão substituir ou complementar a atual tecnologia primariamente baseada em Silí cio. Tais nanodispositivos prometem ser mais eficientes no consumo de energia, ser menores e terem menor custo de fabricação. Entretanto, devido aos princípios físicos que regem seu com portamento, o funcionamento desses dispositivos é altamente impactado por defeitos que ocorrem no processo de fabricação. Além disso, esses componentes ter um comportamento elétrico distinto dos atuais transistores, tornando necessária a criação de novas técnicas para projeto de circuitos. Para estudar novos efeitos físicos presentes em nanodispositivos, otimizar a geometria desses com ponentes e reduzir custos de fabricação, iniciou-se a implementação de um novo simulador baseado no método da função de Green, que é a principal ferramenta teórica para simulação de transporte quântico de cargas. Apresenta-se neste trabalho três exemplos para ilustrar os primeiros passos do projeto. No primeiro deles discute-se os impactos de diferentes tipos de condições de fronteira para a energia potencial dos elétrons sobre o transporte. Neste caso, verifica-se que se os valores da energia potencial na fronteira forem fixados, o dispositivo torna-se altamente carregado, vi olando a neutralidade de cargas esperada para o canal. No segundo exemplo faz-se uma descrição qualitativa do transporte de cargas em um diodo de tunelamento ressonante a partir de visualiza ções fornecidas pelo método. Por fim, estuda-se efeitos quânticos presentes em nanotransistores ultra-finos com múltiplas portas, que podem ser reconfigurados em tempo real para operar em diferentes modos.